圖1 通過軸承部位的“簡單數(shù)字化”，不需要大量研發(fā)費(fèi)用，便能夠?qū)崿F(xiàn)對機(jī)器生產(chǎn)流程參數(shù)的監(jiān)控
由于軸承是收集數(shù)據(jù)的最佳位置，那么如果企業(yè)運(yùn)行管理人員能夠在機(jī)器的軸承處測量機(jī)器現(xiàn)有的載荷和偏移的話，那么便可有效的評估生產(chǎn)流程中作業(yè)機(jī)器的現(xiàn)實狀態(tài)。在此：測量越精準(zhǔn)和所檢測的測量值數(shù)量越多，數(shù)字化影像則越加清晰。在這樣的背景下，Schaeffler 公司在2017年漢諾威工業(yè)博覽會上介紹了可靈活組態(tài)的FAG-Variosense軸承。在應(yīng)用中，該型軸承能夠與各種不同測量值的測量組合裝置相適配(圖2)。
圖2 Schaeffler公司研制的各種不同規(guī)格的Variosense滾珠軸承
作為機(jī)電一體化研發(fā)專家的Schaeffler公司為了能夠在結(jié)構(gòu)高度僅有7?mm的環(huán)狀外殼內(nèi)集成多個傳感器元件，以便使可靈活組態(tài)的FAG- Variosense軸承能夠在應(yīng)用中與各種不同測量值的測量組合裝置相適配(圖3)。該傳感器組的結(jié)構(gòu)空間大約相當(dāng)于徑向軸密封圈的空間大小。為了操作控制簡單，該傳感器組的外殼與徑向軸密封圈的外圈固定在一起，而旋轉(zhuǎn)的測量件則與軸承內(nèi)環(huán)固定連接在一起。這樣，便形成了一個結(jié)構(gòu)很緊湊的單元。
圖3 Schaeffler公司研制的Variosense軸承的具體結(jié)構(gòu)件
客戶可自主選擇傳感器元件組合
在此，傳感器元件組合的一個重要標(biāo)志是能夠根據(jù)客戶的具體應(yīng)用中個性化的測量值大小的不同來確定傳感元件組合。迄今為止，客戶使用的是4個傳感器的組合。該傳感器元件組合所測量的測量值如下：
● -40～125℃范圍內(nèi)的溫度;
● 最大為17000 轉(zhuǎn)/min的轉(zhuǎn)數(shù)，包括旋轉(zhuǎn)方向的識別;
● 轉(zhuǎn)數(shù)以及每轉(zhuǎn)的56～96脈沖的定位(與結(jié)構(gòu)大小相關(guān));
● 長期趨勢報告的有效振幅和分辨度為1?μm的最大徑向軸位移。
傳感器軸的徑向軸承力是通過傳感器軸的徑向軸位移的實時測量值按照計算機(jī)的邏輯關(guān)系來進(jìn)行確定的。如果在Schaeffler公司的云計算服務(wù)里將所涉及到的傳動支路作為Bearinx 計算軟件的計算原則來進(jìn)行設(shè)置的話，那么由這些數(shù)據(jù)還能間接確定其他軸上的以及機(jī)器元件上力，如齒嚙合和扭矩。這樣便能夠得知所監(jiān)控機(jī)器和設(shè)備的作業(yè)流程參數(shù)的重要數(shù)據(jù)，由此可為企業(yè)的經(jīng)營者帶來額外的益處。如企業(yè)經(jīng)營者可由此很容易的檢測機(jī)器和設(shè)備的過載，并能很容易的實現(xiàn)機(jī)器和設(shè)備的扭矩限制以及在有些情況下實現(xiàn)傳動裝置的關(guān)閉。
總的說來，Schaeffler公司提供的Variosense軸承的傳感器部件可用于機(jī)器和設(shè)備傳動系統(tǒng)的調(diào)節(jié)和控制，可用于計算如滾動軸承或機(jī)器設(shè)備的剩余使用壽命或是監(jiān)控生產(chǎn)流程中機(jī)器和設(shè)備部件的嚙合度。此外，Schaeffler公司提供的傳感元件組合基本方案還可提供一種選擇，即在結(jié)構(gòu)空間相同的情況下可實現(xiàn)未來應(yīng)用于檢測其他測量值的可能性。
目前，Schaeffler公司所實施的第一步是向顧客提供推廣6205～6210系列的Variosense軸承。該公司所提供的產(chǎn)品范圍中還包括有一個用于機(jī)器和設(shè)備供電、信號處理和聯(lián)網(wǎng)的交互盒(Interfacebox)。Variosense軸承可在12～30?V的電壓范圍內(nèi)運(yùn)行。
在標(biāo)準(zhǔn)化的結(jié)構(gòu)空間里的通用使用范圍
用戶目前對該項目的咨詢集中在對這些可組態(tài)的軸承通用應(yīng)用領(lǐng)域方面。從農(nóng)業(yè)和建筑機(jī)械、電動汽車、堆垛機(jī)和作業(yè)設(shè)備以及輸送技術(shù)裝置的零部件、泵和電動機(jī)到各種不同行業(yè)的應(yīng)用。用戶咨詢的不只是涉及到機(jī)器的整個聯(lián)網(wǎng)，而且也涉及到如整個生產(chǎn)設(shè)備或是機(jī)器與上一級控制系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)。許多生產(chǎn)廠家還關(guān)注到在局部運(yùn)行的機(jī)器方面，如局部運(yùn)行的機(jī)器定位控制或是在過載以及溫度過高時切斷機(jī)器的測量值的調(diào)整范圍，這樣會給生產(chǎn)廠家?guī)砀郊拥囊嫣幉⒖商嵘涓偁巸?yōu)勢。
例如，Schaeffler公司追蹤著該公司在電動機(jī)機(jī)動性方面所實施的Variosense軸承應(yīng)用的具體實例，也就是在叉車式堆垛機(jī)或是電動摩托車方面的具體應(yīng)用實例。在這些應(yīng)用中的特別要求是要使用堅實耐用的集成進(jìn)軸承的傳感器，以避免其受到環(huán)境因素的影響。這里，最重要的是轉(zhuǎn)數(shù)檢測與區(qū)域調(diào)節(jié)范圍的連接。在傳動裝置連接中，Variosense軸承的應(yīng)用是為了檢測負(fù)荷。在此，與通過測量發(fā)動機(jī)的電流的方法相比，軸承里的測量位置是最有利的測量位置，且測量不受電流線路的影響。在此類應(yīng)用中，通過負(fù)荷數(shù)據(jù)分類和連接云計算服務(wù)，也能夠計算和確定設(shè)備剩余使用壽命。
